未来能源可燃冰

2017-08-26 06:22
小学科学 2017年8期
关键词:可燃冰水合物陆地

还在认为未来替代石油的新型能源是风力发电或者太阳能?是时候更新一下我们的想法了,科学家已经宣布,未来最有可能率先替代石油的,是一种叫作可燃冰的神秘物质!

可以燃烧的冰

可燃冰是什么?从外形上看,可燃冰就像是白色、浅灰色或者浅蓝色的冰雪晶体。但是,如果你用火柴或者打火机靠近它,它就会迅速燃烧起来,看起来很像饭店里为干锅加热用的固体酒精。

但是,可燃冰的燃烧效率和能量转换能力,绝对是固体酒精无法企及的。如果将同等体积的固体酒精和可燃冰同时点燃,当固体酒精熄灭时,可燃冰大概连1%都还没有燃烧完呢!

哇,这个可燃冰这么厉害,究竟是什么来头?

天然气水合物

“可燃冰”是一个很形象的名字,但在科学家那里,它的学名可不是这个。可燃冰的科学名称叫作“天然气水合物”。

天然气水合物是天然气和水在特殊的条件下形成的类冰状的结晶化合物,它的主要成分是甲烷与水分子,如果用高倍显微镜去观察,就能看到水分子搭成了像笼子一样的多面体结构,将甲烷的气体分子包在“笼子”中。

可燃冰的這种结构很古怪,它是怎样形成的?

苛刻的条件

在大自然中形成可燃冰,需要同时满足相当严苛的三大条件:

第一,环境温度要低。

第二,要有足够的大气压力,但是压力还不能过高。

第三,地底下要有天然气的气源。

同时满足这三个条件的地方,世界上并不多,除了在高纬度地区的永久冻土带,别的地方就不太好找了,当然,陆地上有27%的地方,是存在形成可燃冰条件的……谁说一定要在陆地上找了?

慷慨的大海

按照可燃冰形成的三大条件去找,科学家惊喜地发现,地球90%的海洋底部,都有可燃冰的分布,资源储量是陆地上的100倍!

海底发现的可燃冰,主要分布在水深500米以下的海底,在大陆架、岛屿、海底盆地的沉积物和沉积岩中,可燃冰有潜藏其中。据测算,目前全球可以探明的可燃冰储量,预计将是目前已知的煤炭、石油、天然气总和的2倍。

可燃冰不好采

可燃冰不仅储量丰厚,还因为它的主要成分是甲烷和水,因此燃烧之后不会产生残渣和废气,非常环保。而且,可燃冰很容易燃烧,燃烧效率比煤炭、石油这种传统的化石能源高出几十倍!

可燃冰好归好,但由于形成条件苛刻,任何一个条件发生改变,可燃冰就会被破坏。而且,甲烷是造成温室效应的罪魁祸首之一,如果开采时

发生条件变化,造成甲烷气态泄漏,那对环境的损害就相当大了。而如果甲烷大量进入海水,会发生氧化作用,大量消耗海水中的氧气,危害海洋微生物的成长,进而破坏海洋的生态环境。

最可怕的是,如果大量开采可燃冰,由于开采不慎而造成甲烷气体释放,会极大地改变海底沉积物的力学特性,简单地说,就是使海底软化,进而出现大规模的海底滑坡,甚至引发地震,造成可怕的自然灾难。

虽然可燃冰的开采技术还处在摸索之中,目前的开采风险也很令人头疼,但可燃冰远超石油的能源优势,让人类对这种神秘物质的渴求与日俱增。世界各国的科学家都在紧锣密鼓地研究环保、安全的开采方案,而目前我国是公认的可燃冰开采技术最先进国家,没有之一!

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